Wozu dienen Schlitze in einem Spektrometer (Czerny-Turner)?

Czerny-Turner-Konfiguration

Ich baue ein Raman-Spektrometer mit einer Czerny-Turner-Konfiguration (mit RamanPi).

  1. Warum scheint die Lichtquelle (A) in den Eintrittsspalt (B) zu konvergieren? Wenn eine Probe durch einen Laser angeregt wird, sollte die Raman-Streuung von der Probe von der Probe weg divergieren. Wird normalerweise eine Sammellinse vor B platziert, um das Licht auf den Spalt zu fokussieren?
  2. Bei einer anderen Konfiguration mit einem linearen CCD wird der Ausgangsschlitz durch das CCD ersetzt. Wozu dient dann der Austrittsspalt (F)?

Lineare CCD-Konfiguration
(Quelle: bwtek.com )

1) Wie Sie sagten, würde die Lichtquelle (oder das Licht von der Probe) mit einem Kollimator, der einfach nicht gezeigt wird, auf den Eintrittsspalt fokussiert, um die Helligkeit des Spektrums zu verbessern. 2) Wenn Sie keinen ortsauflösenden Detektor wie das CCD haben, wählen Sie eine Frequenz aus und scannen das Spektrum Zeile für Zeile. Das hätten alte Instrumente getan (denken Sie an einen mechanischen Plotter!). Heute wird man versuchen, die Messung zu beschleunigen, indem man die Daten möglichst vieler Wellenlängen gleichzeitig sammelt.
@CuriousOne Laut Wikipedia "wird der Schlitz im effektiven Fokus eines gekrümmten Spiegels (C) platziert, so dass das vom Spiegel reflektierte Licht aus dem Schlitz kollimiert (auf unendlich fokussiert) wird". Nennen wir den neuen Fokussierspiegel A' so, dass er in einiger Entfernung vor dem Eintrittsspalt B platziert ist. A' sollte auch die Raman-Streuung genau auf B fokussieren. Bedeutet dies, dass A' die negierte Brennweite des Kollimationsspiegels C hat ?
Spiegel C stellt sicher, dass die Wellenfront, die auf das Gitter trifft, flach ist (dh der Strahl ist parallel). Ein Kollimationsspiegel würde versuchen, so viel Licht wie möglich am Eintrittsspalt zu sammeln. Wie viel Licht das Instrument sammeln kann, hängt allerdings von der Brennweite von C ab. Wenn es kurz ist, sammelt es Licht aus weiteren Winkeln als mit einer langen Brennweite, sehr ähnlich wie bei einem Kameraobjektiv. Ich muss allerdings zugeben, dass ich mich nie mit den Leistungszahlen von Spektrometern beschäftigt habe, aber ich würde denken, dass kürzer besser und viel schwieriger zu implementieren ist, ohne an Auflösung zu verlieren.
Eine gute Möglichkeit, sich über die Realität von Instrumenten zu informieren, besteht darin, die Websites der Hersteller zu besuchen. Dieses horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/… enthält eine Sammlung von Fakten und Formeln, die für die Instrumentenleistung wichtig erscheinen. Die numerische Apertur ist, wie ich vermutet habe, eines der wichtigsten Leistungsmerkmale eines echten Instruments.

Antworten (1)

  1. Sie sollten eine externe Optik mit einem Monochromator verwenden. Außerhalb des Aufbaus sollten Sie eine Linse haben, die das kollimierte Licht auf Schlitz A fokussiert. Dies ist der Grund für die konvergierenden Strahlen. Beachten Sie, dass Sie für eine maximale Durchgängigkeit eine Fokussierlinse mit Brennweite wählen sollten, die der numerischen Apertur des Monochromators entspricht.

  2. Da nun verschiedene Wellenlängen über den Ausgangsschlitz verteilt sind, steuert die Breite der Schlitze die Bandbreite des "monochromatischen" Lichts. Durch leichte Drehung des Gitters passieren unterschiedliche Wellenlängen die schmalen Schlitze. Vor diesem Hintergrund können wir nun Ihren zweiten Punkt erörtern.

    Es ist üblich, am Austrittsschlitz einen Photodetektor zu haben. Damit können Sie die Lichtintensität für eine bestimmte Wellenlänge in ein elektrisches Signal umwandeln. Eine alternative Konfiguration besteht jedoch darin, eine CCD-Anordnung am Ausgang zu haben. Dies ermöglicht eine One-Shot-Detektion eines ganzen Spektrums, da die Intensität des über die Oberfläche des Arrays fallenden Lichts unter Verwendung einer geeigneten Übertragungsfunktion rückwärts auf das Spektrum abgebildet werden kann.

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